铁路隧道衬砌裂缝成因及防治

• 一、表面病害 • 衬砌破损 • 衬砌破损主要有衬砌变形、衬砌移动和衬砌 开裂三种类型。 • 衬砌变形是指隧道的横向变形及纵向变形。 其中横向变形是主要变形，是指衬砌受围岩 应力的作用引起的拱轴形状的改变，其结果 是造成隧道开裂，严重的可能导致部分衬砌 侵入限界，甚至造成隧道的坍塌。
• 隧道移动是指衬砌的整体或其中的一部分出 现转动（倾斜）、平移、上抬、（或下沉） 等变化，见下附图。
注浆结束后采用速凝砂浆将注浆孔封填密实。
拱部回填注浆
• 4、预防或缓解混凝土裂缝的措施。 • 4.1 提高设计精度 • 加强工程前期地质工作，为设计提供详尽的 工程地质、水温地质资料，提高设计的质量。 • 4.2 把好材料进场关，严格控制原材料的质 量和技术标准。 • 4.3 严格混凝土施工工艺 • a、采用光面爆破技术，优化钻爆参数，加 强隧道开挖断面检测，严格控制超欠挖，为
凝土厚度不足，个别隧道衬砌混凝土背后存 在脱空现象。 • b、监控量测不规范，初期支护收敛不稳定 即开始施工二次衬砌，造成二次衬砌超设计 荷载承受围岩压力。 • c、混凝土搅拌时随意性大，没有严格按照 施工配合比配料，在混凝土运输及泵送过程 中加水现象严重。 • d、采用整体式钢模板台车施工，混凝土浇 筑过程中振捣不均匀或漏振，混凝土均质性
粉含量大，针、片状物过多，都会影响水泥 与骨料的胶结。 • 3、衬砌混凝土裂缝的治理 • 混凝土作为多组材料组成脆性材料，裂缝的 存在是客观的，作为施工单位必须加强混凝 土的施工管理，避免和减少混凝土裂缝的产 生。对于出现的裂缝，应认真分析原因，分 清是有害裂缝还是无害裂缝 ，并对有害裂缝 进行处理,防止裂缝继续发展,影响衬砌结构 的稳定。
• 浇筑，到拱、墙交界处停1～1.5h，待边墙 混凝土下沉稳定后，再浇筑拱部混凝土。 • c、混凝土浇筑过程中必须加强振捣，提高 混凝土的密实度及均质性，减少内部裂缝和 气孔，提高抗裂性。 • 4.5 混凝土的脱模、养护 • a、混凝土拆模时的强度必须符合设计或规 范要求，严禁未经试验人员同意提前脱模， 脱模时不得损伤混凝土。 • b、脱模后及时对混凝土进行养护。养护采
设计不当引起的裂缝占5%。 • 2.1 设计原因 • 由于近年来国家基础建设投资规模大，工期 要求紧，部分勘察设计单位没有深入开展地 质勘探工作，隧道围岩类别评价及支护结构 设计缺乏科学依据，与实际施工存在一定的 偏差，这是导致隧道施工质量的隐患。 • 2.2 施工工艺或现场操作不规范 • a、隧道开挖成形差，衬砌混凝土厚度不均 匀；欠挖或初期支护侵入衬砌限界，造成混
• 用喷淋洒水进行保湿、潮湿养护。洒水次数 应以混凝土表面保持湿润状态为度，养护用 水应与混凝土拌和用水相同。 • 裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象， 它的出现不仅会降低建筑物的抗渗能力，影 响建筑物的使用功能，而且会引起钢筋的锈 蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影 响建筑物的承载能力，因此要对混凝土裂缝 进行认真研究、区别对待，采用合理的方法 进行处理。在施工中应采用各种有效的预防
• 于15cm，并不得穿透 衬砌以防跑浆。用清 水冲洗干净槽内的杂 物及粉尘，在孔内插 入φ10的压浆管进行 注浆，注浆饱满后将 注浆管封闭，检验效 果。注浆目的是将裂 缝填充饱满、密实， 避免形成渗水点。
衬砌纵向裂缝
• 3.3 密集裂缝 • 密集裂缝形成的原因多为衬砌背后有空洞或 衬砌厚度不够，密集裂缝的危害性很大，必 须采用防水及地层加固处理。具体为在脱空 部位用手风钻钻孔，钻孔时钻杆上用油漆标 有限深标记，避免穿透防水板，高压风清空 后埋设相匹配的注浆导管。采用挤压式注浆 机注浆，注浆顺序沿线路上坡方向进行，注 浆过程中时刻观察注浆压力和流量的变化。 当注浆压力达到0.2～0.3Mpa或溢浆管流出 浆液时，即可结束本孔注浆。
混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间， 继续浇筑混凝土时，原有的混凝土表面没有 进行凿毛处理，或重新开始浇筑后没有铺水 泥砂浆垫层，就会在原混凝土表面浇筑混凝 土，致使新旧混凝土接茬间出现裂缝。 • 2、裂缝形成的原因分析 • 裂缝形成的原因比较复杂，往往是多种不利 因素综合作用的结果。据有关统计，施工不 规范造成的混凝土裂缝占80%左右，材料质 量差或配合比不合理产生的裂缝在15%左右
• 衬砌施工创造良好的条件； • b、二次衬砌施作时间，应在围岩和初期支 护变形基本稳定时进行。当围岩变形较大、 流变特性明显，需提前进行二次衬砌时，必 须对初期支护或衬砌结构进行加强。 • c、严格按照施工配料单拌合，并控制混凝 土的入模温度。 • 4.4 混凝土浇筑 • a、混凝土在运输与泵送过程中严禁加水。 • b、适当放慢浇注速度，两侧边墙对称分层
差。 • e、过于追求施工进度，提前脱模时间，使 低强度的混凝土过早的承受荷载，破坏了混 凝土的结构，脱模后养护不规范。 • f、夏季施工时砂、石料露天堆放，无切实 有效的降温措施，混凝土入模温度过高，冬 季施工时采取的防寒保温措施不力。 • 2.3 原材料质量差。 • 混水泥品种选择不当，安定性不良，不同批 次的水泥混用。碎石、砂级配差，碎石中石
ຫໍສະໝຸດ Baidu
• 3.1 细微裂缝 • 隧道衬砌混凝土表面经常出现一些没有扩展 性的细微裂缝（裂缝宽度小于0.05mm），这 种裂缝是稳定的，一般可以自愈，不会影响 结构的使用和耐久性。 • 3.2 贯通性裂缝。 • 贯通性裂缝的危害较大，必须采用有效的治 理办法。具体为沿裂缝的方向凿成宽5cm， 深3cm的V行槽，在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔， 孔深为衬砌厚度的1/2或1/3，一般不少
图1、隧道衬砌纵向移动基本状态
图2、隧道衬砌横向移动基本状态
图3、序上表
•隧道开裂是指衬砌表面出现裂缝，包括张裂、 压溃、错台等三种状态。隧道衬砌变形及移 动目前只在极少数隧道中出现，这里不做详 解，我们只就隧道常见的病害隧道开裂导致 的裂缝进行详细分析。
• 1、裂缝的类型： • 隧道衬砌混凝土裂缝的主要类型有以下几种： 干缩裂缝、温度裂缝、外部作用产生的裂缝、 施工缝处理不当引起的接茬缝等。 • 1.1干缩裂缝：衬砌混凝土在硬化的过程中 水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体 干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的 约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土 的抗拉强度时，就会出现干缩裂缝。干缩裂 缝多为表面性的，走向没有规律。影响混凝
• 措施来预防裂缝的出现和发展，保证隧道衬 砌能安全、稳定的使用。
谢 谢！
土干缩裂缝的因素主要有：水泥品种、用量 及水灰比，骨料的大小和级配，外加剂品种 和掺量。 • 1.2 温度裂缝：水泥水化过程中产生大量的 热量，在混凝土内部和表面间形成温度梯度 而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的 约束力时，就会产生温度裂缝。裂缝宽度冬 季较宽，夏季较窄。温度裂缝的产生与二次 衬砌混凝土的厚度及水泥的品种、用量有关。
铁路隧道衬砌裂缝成因及防治
新建渝利铁路土建4 新建渝利铁路土建4标长洪岭隧道进口 二O一O年九月
• 隧道病害定义： • 隧道病害是指隧道施工及运营过程中出现的 渗漏水、裂缝、表面腐蚀等。 • 隧道病害分类： • 隧道病害分为表面病害及非表面病害。 • 表面病害即指肉眼可见的隧道病害，包括隧 道衬砌开裂、严重错台及渗漏水等。 • 非表面病害一般包括衬砌厚度不够，强度未 达到设计标准及衬砌背后空洞等。
• 1.3 荷载变形裂缝 • 仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净，浇筑混 凝土后，基底产生不均匀沉降；模板台车或 堵头板没有固定牢固以及过早脱模，或脱模 时混凝土受到较大的外力撞击等都容易产生 变形裂缝，荷载变形裂缝在隧道衬砌混凝土 冰海中占有的比例逐年增加，必须引起广大 施工人员的高度重视。 • 1.3 施工缝（接茬缝） • 施工过程中由于停电、机械故障等原因迫使